JP4770785B2 - Light emitting diode - Google Patents

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Description

本発明は、高効率で大電流の通電が可能な発光ダイオードに関する。   The present invention relates to a light emitting diode capable of energizing a large current with high efficiency.

発光ダイオードは、赤色から青色までフルカラーが揃ったことから、照明用への応用が積極的に試みられるようになってきた。しかし、発光ダイオードが照明用として普及するためには、2つの課題を解決していく必要がある。まず、発光ダイオードの効率を電球並みから蛍光灯並の変換効率まで高くすること。次に、少数の発光ダイオードで電球や蛍光灯と同等の明るさが得られるように、1個の発光ダイオードに大電流を流せるようにすることである。   Since light emitting diodes are available in full colors from red to blue, attempts have been made to actively apply them for illumination. However, in order for light emitting diodes to be widely used for lighting, it is necessary to solve two problems. First, increase the efficiency of light-emitting diodes from that of a light bulb to that of a fluorescent lamp. Next, a large current can be passed through one light-emitting diode so that the same brightness as a light bulb or a fluorescent lamp can be obtained with a small number of light-emitting diodes.

しかし、発光ダイオードに大電流を流すと熱が発生し、その熱により、効率の低下や信頼性の低下を招くことになる。これを回避する方法は、第1には、熱をできるだけ発生させないようにし、第2には、発生した熱を速やかに逃がして温度上昇を防ぐことである。   However, when a large current is passed through the light emitting diode, heat is generated, and this heat causes a decrease in efficiency and a decrease in reliability. In order to avoid this, firstly, heat is not generated as much as possible, and secondly, the generated heat is quickly released to prevent temperature rise.

まず、熱をできるだけ発生させないようにするためには、発光ダイオードの発光効率を高くして、電気エネルギーをできるだけ光に変換して取り出すことである。発光ダイオードの変換効率を高くするためには、注入した電子や正孔を効率よく再結合させる効率である内部量子効率をできるだけ高くすること、及び、発光した光を発光ダイオードのチップ内から取り出すための光取出効率を高くすることである。   First, in order to minimize the generation of heat, it is necessary to increase the light emission efficiency of the light emitting diode and convert the electric energy into light as much as possible and take it out. In order to increase the conversion efficiency of the light emitting diode, the internal quantum efficiency, which is an efficiency for efficiently recombining injected electrons and holes, is made as high as possible, and the emitted light is extracted from the chip of the light emitting diode. Is to increase the light extraction efficiency.

次に、熱を逃がす方法として、例えば、発熱部分である発光層をできるだけ実装ステムに近づけて配置し、発光層で発生した熱を効率よく実装ステムに逃がす方法や、発光層と実装ステムの間の基板に熱抵抗の低いものを使用する方法がある。   Next, as a method of releasing heat, for example, a light emitting layer that is a heat generating part is arranged as close to the mounting stem as possible, and heat generated in the light emitting layer is efficiently released to the mounting stem, or between the light emitting layer and the mounting stem. There is a method of using a substrate having a low thermal resistance.

一般に、発光ダイオードは、光出力面に大面積の上部電極(上側電極)が設けられており、これに対して発光層に含まれる活性層は一様に光るため、上部電極の直下に位置する領域の活性層で発光した光は、上部電極が妨げになって活性層による光の全部を外部に取り出すことができなかった。   In general, a light emitting diode is provided with a large-area upper electrode (upper electrode) on the light output surface, and an active layer included in the light emitting layer emits light uniformly, and therefore is positioned immediately below the upper electrode. The light emitted from the active layer in the region could not be extracted to the outside due to the upper electrode being hindered.

この問題を回避する発光素子として、例えば、特許文献1,2に示すものがある。特許文献1の発光素子は、電流を流さないような絶縁層が、上部電極の下部に形成されている。これにより、電流は上部電極の周囲に分散され、上部電極の直下の発光を抑えることができる。   For example, Patent Documents 1 and 2 disclose light-emitting elements that avoid this problem. In the light emitting element of Patent Document 1, an insulating layer that does not allow current to flow is formed below the upper electrode. As a result, the current is distributed around the upper electrode, and light emission directly under the upper electrode can be suppressed.

また、特許文献2の発光素子は、電気伝導させるための部分電極が、上部電極以外に配置されている。
特開2001−144322号公報 米国特許第6784462B2号明細書
Further, in the light emitting element of Patent Document 2, a partial electrode for electrical conduction is arranged in addition to the upper electrode.
JP 2001-144322 A US Pat. No. 6,784,462B2

しかし、従来の発光ダイオードによると、特許文献1,2に示す素子構造においても、上記したように発光部分の下に導電性電極が有り、この導電性電極で光吸収が生じるため、高い発光効率を得ることができない。   However, according to the conventional light emitting diode, even in the element structures shown in Patent Documents 1 and 2, there is a conductive electrode under the light emitting portion as described above, and light absorption occurs in this conductive electrode, so that high luminous efficiency is achieved. Can't get.

従って、本発明の目的は、高効率で大電流の通電が可能な発光ダイオードを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a light emitting diode capable of energizing a large current with high efficiency.

本発明は、上記目的を達成するため、上部クラッド層、活性層、及び下部クラッド層を含むAlGaInP系またはAlGaInN系の化合物半導体層と、前記化合物半導体層と接合される導電性基板と、前記化合物半導体上に設けられる上部電流阻止層と、前記上部電流阻止層上に設けられる第1の電極と、前記上部電流阻止層を貫通して形成され、前記上部クラッド層と前記第1の電極とを電気的に接続する電流注入用コンタクト電極と、前記化合物半導体層の前記活性層と前記導電性基板との接合部との間に設けられる光反射ミラー層と、前記光反射ミラー層の活性層形成側に設けられる第2の電極と、前記導電性基板の前記化合物半導体層との接合側の面と反対側の裏面に設けられる裏面電極とを備え、前記電流注入用コンタクト電極と前記第2の電極とは、上面視で重ならない位置に形成される発光ダイオードを提供する。
To achieve the above object, the present invention provides an AlGaInP-based or AlGaInN-based compound semiconductor layer including an upper clad layer, an active layer, and a lower clad layer , a conductive substrate bonded to the compound semiconductor layer, and the compound An upper current blocking layer provided on the semiconductor, a first electrode provided on the upper current blocking layer, and formed through the upper current blocking layer, the upper cladding layer and the first electrode Electrically connected contact electrodes for current injection, a light reflecting mirror layer provided between the active layer of the compound semiconductor layer and a junction between the conductive substrate, and formation of an active layer of the light reflecting mirror layer e Bei a second electrode provided on the side, and a back electrode provided on a rear surface side opposite to the side joined with the compound semiconductor layer of the conductive substrate, wherein the current injection contact electrostatic Wherein the second electrode, to provide a light emitting diode formed at a position not overlapping when viewed with.

本発明によれば、高効率で大電流の通電が可能な発光ダイオードを得ることができる。   According to the present invention, it is possible to obtain a light emitting diode capable of energizing a large current with high efficiency.

[第1の実施の形態]
(発光ダイオードの構成)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る発光ダイオードを示す断面図であり、図2は、図1の発光ダイオードの平面図である。図3は、図1の発光ダイオードの電流注入用界面コンタクト層を示す平面図である。図1においては、AlGaInP系化合物半導体からなる発光ダイオード100の構造を示している。
[First Embodiment]
(Configuration of light emitting diode)
FIG. 1 is a sectional view showing a light emitting diode according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of the light emitting diode of FIG. FIG. 3 is a plan view showing a current injection interface contact layer of the light emitting diode of FIG. FIG. 1 shows a structure of a light emitting diode 100 made of an AlGaInP-based compound semiconductor.

発光ダイオード100は、半導体発光素子101と、実装ステム1と、半導体発光素子101と実装ステム1とを接合する実装用合金2より構成される。   The light emitting diode 100 includes a semiconductor light emitting element 101, a mounting stem 1, and a mounting alloy 2 that joins the semiconductor light emitting element 101 and the mounting stem 1.

半導体発光素子101は、ダイボンディング用電極3と、下部コンタクト用電極4と、導電性を有する支持基板5と、支持基板用コンタクト電極6と、貼合せ用金属層7,8と、合金化抑止層9と、光反射ミラー層10と、下部電流阻止層11と、複数の電流注入用界面コンタクト電極12と、下部クラッド層13と、活性層14と、上部クラッド層15と、上部電流阻止層16と、電流注入用コンタクト電極17と、電流分散用枝状電極18と、ワイヤボンディング用のパッド電極として設けられるワイヤボンディング用電極19とを備えて構成されている。   The semiconductor light emitting device 101 includes a die bonding electrode 3, a lower contact electrode 4, a conductive support substrate 5, a support substrate contact electrode 6, bonding metal layers 7 and 8, and inhibition of alloying. A layer 9, a light reflecting mirror layer 10, a lower current blocking layer 11, a plurality of current injection interface contact electrodes 12, a lower cladding layer 13, an active layer 14, an upper cladding layer 15, and an upper current blocking layer. 16, a current injection contact electrode 17, a current distribution branch electrode 18, and a wire bonding electrode 19 provided as a pad electrode for wire bonding.

下部クラッド層13、活性層14及び上部クラッド層15は発光層を形成している。本実施の形態において、発光層は、AlGaInP系化合物半導体のダブルヘテロ構造のエピタキシャル層からなる。   The lower cladding layer 13, the active layer 14, and the upper cladding layer 15 form a light emitting layer. In the present embodiment, the light emitting layer is formed of an AlGaInP-based compound semiconductor double heterostructure epitaxial layer.

実装用合金2は、例えば、AuSnからなる金属であり、放熱性の高い実装ステム1に接合されている。   The mounting alloy 2 is, for example, a metal made of AuSn, and is bonded to the mounting stem 1 with high heat dissipation.

ダイボンディング用電極3は、支持基板5のエピタキシャル層との接合側の面と反対側の裏面に設けられる裏面電極である。   The die bonding electrode 3 is a back electrode provided on the back surface opposite to the surface of the support substrate 5 that is bonded to the epitaxial layer.

下部コンタクト用電極4は、実装ステム1側との電気的なコンタクトをとるための電極である。   The lower contact electrode 4 is an electrode for making electrical contact with the mounting stem 1 side.

支持基板5は、低抵抗を有し、例えば200μmの厚さのシリコン(Si)からなる基板である。ここでは、安価に入手できるSi基板を用いたが、電気伝導特性が優れていれば、必ずしも半導体である必要はなく、金属板を用いることもできる。この場合の金属として、アルミニウムのような単元素の基板でも良いが、放熱性に優れるCuWのような合金、更には、耐食性やコンタクト抵抗低減のためにメッキなどによる多層構造の基板であってもよい。   The support substrate 5 has a low resistance and is a substrate made of, for example, silicon (Si) having a thickness of 200 μm. Here, a Si substrate that can be obtained at low cost is used. However, if the electric conductivity is excellent, the substrate is not necessarily a semiconductor, and a metal plate can also be used. The metal in this case may be a single element substrate such as aluminum, but may be an alloy such as CuW that excels in heat dissipation, or a multilayer structure substrate such as plating for reducing corrosion resistance and contact resistance. Good.

支持基板用コンタクト電極6は、発光層側との電気的なコンタクトをとるための電極である。   The support substrate contact electrode 6 is an electrode for making electrical contact with the light emitting layer side.

貼合せ用金属層7,8は、例えば、金(Au)からなる層である。   The metal layers 7 and 8 for bonding are layers made of, for example, gold (Au).

合金化抑止層9は、例えば、チタン(Ti)からなる層である。   The alloying suppression layer 9 is a layer made of, for example, titanium (Ti).

光反射ミラー層10は、例えば、金からなる層であり、電流注入用界面コンタクト電極12と電気的に接続されている。   The light reflecting mirror layer 10 is a layer made of, for example, gold, and is electrically connected to the current injection interface contact electrode 12.

下部電流阻止層11は、例えば、SiOからなり、複数の電流注入用界面コンタクト電極12の周囲を埋めるように設けられている。 The lower current blocking layer 11 is made of, for example, SiO 2 and is provided so as to fill in the periphery of the plurality of current injection interface contact electrodes 12.

電流注入用界面コンタクト電極12は、第2の電極として下部電流阻止層11にリング状、又は環状に分散した部分電極状に形成されており、例えば、平均半径が85μm、幅が10μmである。電流注入用界面コンタクト電極12は、ワイヤボンディング用電極19の下方で、できるだけ外周側に位置するように設けられている。   The current injection interface contact electrode 12 is formed as a second electrode in the form of a partial electrode dispersed in a ring shape or an annular shape in the lower current blocking layer 11 and has an average radius of 85 μm and a width of 10 μm, for example. The current injection interface contact electrode 12 is provided below the wire bonding electrode 19 so as to be located on the outer peripheral side as much as possible.

また、電流注入用界面コンタクト電極12は、面積ができるだけ少なく、かつ直列抵抗ができるだけ少なくなるように、上部電極であるワイヤボンディング用電極19のできるだけ外側に配置し、電流注入用界面コンタクト電極12による光吸収が極限まで抑えられるように設けられている。   Further, the current injection interface contact electrode 12 is arranged as far as possible from the wire bonding electrode 19 as the upper electrode so that the area is as small as possible and the series resistance is as small as possible. It is provided so that light absorption can be suppressed to the limit.

下部クラッド層13は、例えば、p型AlGaInPからなる。   The lower cladding layer 13 is made of, for example, p-type AlGaInP.

活性層14は、量子井戸構造を有する。   The active layer 14 has a quantum well structure.

上部クラッド層15は、例えば、n型AlGaInPからなる。   The upper cladding layer 15 is made of, for example, n-type AlGaInP.

上部電流阻止層16は、例えば、SiOからなる。 The upper current blocking layer 16 is made of, for example, SiO 2 .

電流注入用コンタクト電極17は、エピタキシャル層に電流を注入するための電極であり、上部電流阻止層16に円環状に設けられている。   The current injection contact electrode 17 is an electrode for injecting a current into the epitaxial layer, and is provided in an annular shape in the upper current blocking layer 16.

電流分散用枝状電極18は、ワイヤボンディング用電極19と電流注入用コンタクト電極17の間を電気的に接続するものであり、電流を面方向に分散させる。図2に示すように半導体発光素子101の表面に設けられるワイヤボンディング用電極19の中央から対角方向に十字形(放射状)をなすように上部電流阻止層16に設けられている。   The branch electrode 18 for current distribution is for electrically connecting the wire bonding electrode 19 and the current injection contact electrode 17 and distributes the current in the surface direction. As shown in FIG. 2, the upper current blocking layer 16 is formed in a cross shape (radial shape) diagonally from the center of the wire bonding electrode 19 provided on the surface of the semiconductor light emitting device 101.

ワイヤボンディング用電極19は、上部電流阻止層16の上部中央及び電流分散用枝状電極18の中心に円形状に設けられている。このワイヤボンディング用電極19は、例えば、直径100μmで形成されており、電流分散用枝状電極18とともに第1の電極を構成している。   The wire bonding electrode 19 is provided in a circular shape at the upper center of the upper current blocking layer 16 and the center of the branch electrode 18 for current distribution. The wire bonding electrode 19 is formed with a diameter of 100 μm, for example, and constitutes a first electrode together with the current-distributing branch electrode 18.

(発光ダイオードの製造方法)
次に、発光ダイオード100の製造方法について説明する。
(Light emitting diode manufacturing method)
Next, a method for manufacturing the light emitting diode 100 will be described.

まず、n型GaAs基板上にMOCVD法を用いて、4層のAlGaInP系発化合物半導体からなるエピタキシャル層を成長させる。   First, an epitaxial layer made of four layers of an AlGaInP-based compound semiconductor is grown on an n-type GaAs substrate by MOCVD.

まず、n型GaAs基板上にエッチングストップ層を形成し、更に上部クラッド層15、AlGaInPの量子井戸型活性層14、下部クラッド層13を順次形成することによってエピタキシャルウエハを作製する。   First, an etching stop layer is formed on an n-type GaAs substrate, and then an upper cladding layer 15, an AlGaInP quantum well active layer 14, and a lower cladding layer 13 are sequentially formed to produce an epitaxial wafer.

次に、上記エピタキシャルウエハの表面に、下部電流阻止層11となる透明な絶縁層としてSiO膜を形成する。 Next, an SiO 2 film is formed on the surface of the epitaxial wafer as a transparent insulating layer to be the lower current blocking layer 11.

次に、SiO膜に、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いて、電流注入用界面コンタクト電極12を形成するための孔を形成し、下部電流阻止層11とする。孔の形状は、図3に示すようになる。この孔の中に、蒸着法とリフトオフ法を用いて、Ti/Au・Be/Auの多層構造からなる電流注入用界面コンタクト電極12を形成する。 Next, a hole for forming the current injection interface contact electrode 12 is formed in the SiO 2 film by using a photolithography method and an etching method to form the lower current blocking layer 11. The shape of the hole is as shown in FIG. In this hole, a current injection interface contact electrode 12 having a multilayer structure of Ti / Au · Be / Au is formed by vapor deposition and lift-off.

その後、電流注入用界面コンタクト電極12上に、Auからなる光反射ミラー層10、Tiからなる合金化抑止層9、及びAuからなる貼合せ用金属層8を蒸着により連続して形成する。なお、下部電流阻止層11と光反射ミラー層の10間には、密着性を向上させる密着層を薄く入れることが望ましい。   Thereafter, a light reflecting mirror layer 10 made of Au, an alloying suppression layer 9 made of Ti, and a bonding metal layer 8 made of Au are successively formed on the current injection interface contact electrode 12 by vapor deposition. In addition, it is desirable that an adhesion layer for improving adhesion be thinly provided between the lower current blocking layer 11 and the light reflecting mirror layer 10.

次に、支持基板5となるSi基板の表面に、電気伝導性との接合を取ることを目的としてTiからなる支持基板用コンタクト電極6とAuからなる貼合せ用金属層7とを蒸着法により形成し、Siウエハを作製する。   Next, a contact electrode 6 for the support substrate made of Ti and a metal layer 7 for bonding made of Au are deposited on the surface of the Si substrate to be the support substrate 5 by vapor deposition for the purpose of bonding with electrical conductivity. Form a Si wafer.

次に、上記したエピタキシャルウエハとSiウエハの2枚のウエハを、エピタキシャルウエハ側の貼合せ用金属層8とSiウエハ側の貼合せ用金属層7を向かい合わせるように重ね合わせ、それらを貼合せ装置内に入れる。貼合せ装置は、マイクロマシン用などとして市販されているウエハ貼合せ装置を用いることができる。このウエハ貼合せ装置内に、重ね合わせた2枚のウエハをセットする。   Next, the above-described epitaxial wafer and Si wafer are overlapped so that the bonding metal layer 8 on the epitaxial wafer side and the bonding metal layer 7 on the Si wafer face each other, and these are bonded. Place in the device. As the bonding apparatus, a wafer bonding apparatus that is commercially available for micromachines and the like can be used. Two superposed wafers are set in the wafer bonding apparatus.

次に、貼合せ装置内を高真空にする。次に、貼合せ装置の昇温を開始し、350℃程度に達した後、その温度を約1時間保持する。その後、貼合せ装置の温度を下げ、温度が十分に下がった時点で加圧を開放し、大気圧に戻して貼合わされたウエハを取り出す。   Next, the inside of a bonding apparatus is made into a high vacuum. Next, the temperature rise of the laminating apparatus is started, and after reaching about 350 ° C., the temperature is maintained for about 1 hour. Thereafter, the temperature of the bonding apparatus is lowered, and when the temperature is sufficiently lowered, the pressure is released, and the wafer is bonded after returning to atmospheric pressure.

次に、上記貼合わされたウエハのGaAs基板側が表になるようにして、ウエハを研磨板に張り付け、ラッピングによりGaAs基板を研磨する。GaAs基板の残り厚さが30μmになったところで、研磨を停止して研磨板からウエハを取り外す。   Next, the wafer is attached to a polishing plate so that the GaAs substrate side of the bonded wafer becomes the front, and the GaAs substrate is polished by lapping. When the remaining thickness of the GaAs substrate reaches 30 μm, polishing is stopped and the wafer is removed from the polishing plate.

このウエハから貼合せ用のワックスを除去後、GaAsのエッチング雰囲気に入れてGaAs基板を完全に除去する。GaAs基板が除去された段階でエッチングを終了する。   After removing the bonding wax from the wafer, the wafer is placed in a GaAs etching atmosphere to completely remove the GaAs substrate. Etching is terminated when the GaAs substrate is removed.

次に、エッチング液を交換してエッチングすることにより、エッチングストップ層を除去する。これにより、界面に接合金属層を有したLED用エピタキシャルウエハが出来上がる。このウエハの表面及び裏面側に電極を形成することにより、LEDが得られる。   Next, the etching stop layer is removed by exchanging the etchant and performing etching. Thereby, the epitaxial wafer for LED which has a joining metal layer in the interface is completed. An LED is obtained by forming electrodes on the front and back sides of the wafer.

次に、LEDチップの製作について説明する。   Next, production of the LED chip will be described.

まず、上記したLED用エピタキシャルウエハの上面の電極が形成される部分以外に、0.5μmサイズ及び1μm間隔により、周期的に均一に凹凸部をフォトリソグラフィー法とエッチング法により形成する。   First, in addition to the portion where the electrode on the upper surface of the LED epitaxial wafer is formed, uneven portions are periodically and uniformly formed by a photolithography method and an etching method with a size of 0.5 μm and an interval of 1 μm.

凹凸の形成が、光取り出しに有効であることは周知であるが、LEDの表面側また界面側に光の反射角を変えるための凹凸を形成しておくことは、光を反射させるために非常に有効である。   It is well known that the formation of unevenness is effective for light extraction, but forming the unevenness for changing the reflection angle of light on the surface side or interface side of the LED is very difficult to reflect light. It is effective for.

次に、LED用エピタキシャルウエハの光取り出し側であるエピタキシャル層側に、SiOからなる上部電流阻止層16を形成する。 Next, the upper current blocking layer 16 made of SiO 2 is formed on the epitaxial layer side that is the light extraction side of the LED epitaxial wafer.

次に、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いて、電流注入用コンタクト電極17を形成するための孔を上部電流阻止層16に形成する。この孔の形状は、図2に示す電流注入用コンタクト電極17の形状であり、例えば、中心より100μmの位置に円環状に幅10μmで形成する。   Next, a hole for forming the current injection contact electrode 17 is formed in the upper current blocking layer 16 by using a photolithography method and an etching method. The shape of this hole is the shape of the contact electrode 17 for current injection shown in FIG.

次に、上記孔の中に、AuGe/Ni/Au電極からなる電流注入用コンタクト電極17をレーザリフトオフ法により形成する。この際、コンタクトを良好に取るためには、エピタキシャル層の表面に高キャリア濃度のGaAs層の薄膜が形成されていればよく、これにより低抵抗を達成することができる。   Next, a current injection contact electrode 17 made of an AuGe / Ni / Au electrode is formed in the hole by a laser lift-off method. At this time, in order to obtain a good contact, it is sufficient that a thin film of a GaAs layer having a high carrier concentration is formed on the surface of the epitaxial layer, thereby achieving low resistance.

次に、電流注入用コンタクト電極17及び上部電流阻止層16の上に、フォトリソグラフィー法及び蒸着法を用いてワイヤボンディング用電極19と電流分散用枝状電極18を形成する。この電極は、密着層と金層からなる二層構造になっている。   Next, a wire bonding electrode 19 and a current distribution branch electrode 18 are formed on the current injection contact electrode 17 and the upper current blocking layer 16 by photolithography and vapor deposition. This electrode has a two-layer structure including an adhesion layer and a gold layer.

次に、支持基板5の底面側の全面に、蒸着法によりTiからなる下部コンタクト用電極4及びダイボンディング用電極3を形成する。   Next, the lower contact electrode 4 and the die bonding electrode 3 made of Ti are formed on the entire bottom surface of the support substrate 5 by vapor deposition.

上記プロセスが終了した後、低抵抗で電気が流れるようにアロイ処理を行う。その後、LED用エピタキシャルウエハに形成されたLED群を、メサ分離プロセスによって素子分離した後、ダイシングにより切断することでLEDチップの製作が完了する。   After the above process is completed, alloy processing is performed so that electricity flows with low resistance. Thereafter, the LED group formed on the LED epitaxial wafer is separated by a mesa separation process and then cut by dicing to complete the manufacture of the LED chip.

図4は、第1の実施の形態に係る発光ダイオードにおける光反射を示す説明図である。発光ダイオード100に通電が行われると、発光層が発光し、活性層14から発せられる光が上部クラッド層15及び下部クラッド層13に向けて(a)〜(d)のように出射し、ワイヤボンディング用電極19の下面、光反射ミラー層10、電流注入用界面コンタクト電極12等で複数回反射する。   FIG. 4 is an explanatory diagram showing light reflection in the light emitting diode according to the first embodiment. When the light emitting diode 100 is energized, the light emitting layer emits light, and the light emitted from the active layer 14 is emitted toward the upper cladding layer 15 and the lower cladding layer 13 as shown in (a) to (d), and the wire The light is reflected a plurality of times by the lower surface of the bonding electrode 19, the light reflecting mirror layer 10, the current contact interface contact electrode 12, and the like.

光(a)〜(d)は、その一部がワイヤボンディング用電極19や電流注入用界面コンタクト電極12で吸収されるが、殆どの光は発光層の上面から外部へ出射される。   A part of the light (a) to (d) is absorbed by the wire bonding electrode 19 and the current injection interface contact electrode 12, but most of the light is emitted to the outside from the upper surface of the light emitting layer.

(第1の実施の形態の効果)
第1の実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
(1)電流注入用界面コンタクト電極12、電流注入用コンタクト電極17及び電流分散用枝状電極18を光吸収層となりにくい形状に設け、電極表面と反対方向へ向かった光をほぼ100%反射することのできる形状としたことにより、各電極による光吸収が生じにくくなり、光反射率が向上するとともに高光出力を安定に得ることができる。
(2)光反射率が改善されることにより、電力消費量を低くすることができる。
(3)光電変換効率が高くなることにより、発光ダイオード内部での熱の発生を抑えることができ、より多くの電流を流しても発熱しない発光ダイオードを得ることができる。
(Effects of the first embodiment)
According to the first embodiment, the following effects are obtained.
(1) The current injection interface contact electrode 12, the current injection contact electrode 17, and the current dispersion branch electrode 18 are provided in a shape that does not easily become a light absorption layer, and reflects light that travels in the direction opposite to the electrode surface almost 100%. By adopting such a shape, light absorption by each electrode is less likely to occur, the light reflectance is improved, and high light output can be stably obtained.
(2) The power consumption can be reduced by improving the light reflectance.
(3) Since the photoelectric conversion efficiency is increased, the generation of heat inside the light emitting diode can be suppressed, and a light emitting diode that does not generate heat even when a larger amount of current flows can be obtained.

本実施の形態では、発光層となる活性層14を両側からクラッド層13,15で挟んでおり、これらに電流狭窄効果と電流分散効果の両方の機能を持たせている。クラッド層13,15を薄くするためには、この機能を別々の層に持たせたほうがエピタキシャル層が薄くて済み、あるいは安価で済む場合が多いことは従来から知られている。そこで、本実施の形態でも、この知見を生かした構造にすることができる。特に、チップが大型化したとき等に有効である。電流分散層は、半導体層と絶縁性の上部電流阻止層16の間にあればよく、ここに発光波長に対して透明な導電膜、例えば、ITO膜を設けて代用することができる。   In the present embodiment, the active layer 14 serving as the light emitting layer is sandwiched between the clad layers 13 and 15 from both sides, and these have both functions of a current confinement effect and a current dispersion effect. In order to make the clad layers 13 and 15 thinner, it has been known that the epitaxial layer can be made thinner or cheaper in many cases if this function is provided in separate layers. Therefore, the present embodiment can also have a structure that makes use of this knowledge. This is particularly effective when the chip is enlarged. The current spreading layer may be provided between the semiconductor layer and the insulating upper current blocking layer 16, and a conductive film transparent to the emission wavelength, for example, an ITO film, can be used here.

[実施例1]
上記のようにして作製した0.3mm×0.3mmのサイズで厚さが200μmのLEDチップ(発光ダイオード100)を実装ステム1に実装し、樹脂モールドを行ってLED特性を評価した。この結果、順方向電流20mAによる通電時、発光波長630nm、順方向電圧は2.01V、発光出力は24〜26mWであり、これまで報告されていたLEDと比較しても、光電変換効率が大幅に向上していることが確認された。
[Example 1]
The LED chip (light-emitting diode 100) having a size of 0.3 mm × 0.3 mm and a thickness of 200 μm manufactured as described above was mounted on the mounting stem 1 and resin molding was performed to evaluate the LED characteristics. As a result, when energized with a forward current of 20 mA, the light emission wavelength is 630 nm, the forward voltage is 2.01 V, and the light emission output is 24 to 26 mW. Compared to the LEDs reported so far, the photoelectric conversion efficiency is significantly higher It has been confirmed that

更に、この発光ダイオード100に100mAまでの大電流を流して、電流・光出力特性を測定したところ、良好な直線性が得られた。これは、支持基板5がSiであることから良好な熱伝導性が得られることに加え、化合物半導体層の光取り出し効率が高いことによる発光ダイオード100の発熱が少ない構成を有することによる。そのため、大電流でも効率が高いことを示している。   Furthermore, when a large current of up to 100 mA was passed through the light emitting diode 100 and the current / light output characteristics were measured, good linearity was obtained. This is because the support substrate 5 is made of Si, so that good thermal conductivity is obtained, and the light emitting diode 100 has a structure that generates less heat due to high light extraction efficiency of the compound semiconductor layer. Therefore, it is shown that the efficiency is high even with a large current.

光取り出し効率を向上できた理由は、電流注入用界面コンタクト電極12の面積が、部分電極となり、後記する比較例の第1オーミック接触用部分電極211に対して面積で1/5以下にできたためである。   The reason why the light extraction efficiency can be improved is that the area of the interface contact electrode 12 for current injection becomes a partial electrode, and the area can be reduced to 1/5 or less of the first ohmic contact partial electrode 211 of the comparative example described later. It is.

(比較例)
図5は、比較例を示す断面図である。この発光ダイオード200は、半導体発光素子201と、半導体発光素子201と実装ステム1とを接合する実装用合金2より構成される。
(Comparative example)
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a comparative example. The light-emitting diode 200 includes a semiconductor light-emitting element 201 and a mounting alloy 2 that joins the semiconductor light-emitting element 201 and the mounting stem 1.

半導体発光素子201は、下側電極203と、高熱伝導性・高電気伝導性基板204と、支持基板接合層205と、下部接合層206と、上部接合層207と、合金化抑止層208と、光反射ミラー層209と、電流狭窄用絶縁層210と、第1オーミック接触用部分電極211と、第1導電型クラッド層212と、活性層213と、第2導電型クラッド層214と、電流狭窄用絶縁層215と、電流分散用導電膜216と、上側電極217とを備えて構成されている。   The semiconductor light emitting device 201 includes a lower electrode 203, a high thermal conductivity / high electrical conductivity substrate 204, a support substrate bonding layer 205, a lower bonding layer 206, an upper bonding layer 207, an alloying suppression layer 208, The light reflection mirror layer 209, the current confinement insulating layer 210, the first ohmic contact partial electrode 211, the first conductivity type clad layer 212, the active layer 213, the second conductivity type clad layer 214, and the current confinement Insulating layer 215, current spreading conductive film 216, and upper electrode 217 are provided.

第1オーミック接触用部分電極211は、電流狭窄用絶縁層210の中心部を除去して設けられている。   The first ohmic contact partial electrode 211 is provided by removing the central portion of the current confinement insulating layer 210.

電流狭窄用絶縁層215は、第2導電型クラッド層214上の中心部に設けられている。   The current confinement insulating layer 215 is provided in the central portion on the second conductivity type cladding layer 214.

電流分散用導電膜216は、電流狭窄用絶縁層215及び第2導電型クラッド層214の露出面を覆うように設けられている。   The current distribution conductive film 216 is provided so as to cover the exposed surfaces of the current confinement insulating layer 215 and the second conductivity type cladding layer 214.

上側電極217は、電流分散用導電膜216上の中心部に設けられている。   The upper electrode 217 is provided at the center of the current distribution conductive film 216.

図5の発光ダイオード200は、本実施の形態に比べると、光取り出し効率はまだ低い。この原因は、活性層213から発せられる光のエピタキシャル層内での多重反射により、上部電極および界面電極で光が吸収されるためである。この理由を、図5を示して説明する。   The light-emitting diode 200 in FIG. 5 still has a low light extraction efficiency compared to the present embodiment. This is because light is absorbed by the upper electrode and the interface electrode due to multiple reflection of light emitted from the active layer 213 in the epitaxial layer. The reason for this will be described with reference to FIG.

図6は、比較例の問題点を説明するための説明図である。表面での反射光P1及び界面での反射光P2は、一部は表面から取り出せるが、他は表面や界面で反射する。反射光は表面側と界面との間で反射を繰り返し、上側電極217の直下に至る。   FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the problem of the comparative example. A part of the reflected light P1 on the surface and the reflected light P2 on the interface can be extracted from the surface, while others are reflected on the surface or interface. The reflected light is repeatedly reflected between the surface side and the interface and reaches directly below the upper electrode 217.

ここで、光は上側電極217とその直下の第1オーミック接触用部分電極211により光吸収される。この光吸収損失Lp1は、発光ダイオードの効率の上で無視できない効率となる。また、発光部218で光強度の強い部分は前述のように上側電極217の周囲となるが、上側電極217直下でも発光が生じており、これが光吸収損失Lp2を生じる原因の一つになっている。 Here, light is absorbed by the upper electrode 217 and the first ohmic contact partial electrode 211 immediately below it. This light absorption loss L p1 is an efficiency that cannot be ignored in terms of the efficiency of the light emitting diode. Further, the portion of the light emitting portion 218 where the light intensity is strong is the periphery of the upper electrode 217 as described above, but light is also emitted just below the upper electrode 217, which is one of the causes of the light absorption loss L p2. ing.

また、比較例は、上側電極217の下側が光吸収層になっているため、光吸収損失Lp2の発生要因になっていた。これに対し、上記実施の形態の発光ダイオード100は、上側電極217の下側も良好な光反射層になったため、光吸収損失を低減することが可能になっている。 In the comparative example, the lower side of the upper electrode 217 is a light absorption layer, which is a cause of generation of the light absorption loss Lp2 . On the other hand, in the light emitting diode 100 of the above embodiment, since the lower side of the upper electrode 217 is also a good light reflecting layer, it is possible to reduce the light absorption loss.

[第2の実施の形態]
図7は、本発明の第2の実施の形態に係る発光ダイオードを示す断面図である。本実施の形態は、第1の実施の形態において、電流分散用枝状電極18に代えて発光波長に対して透明な透明電極20を用いたものであり、その他の構成は第1の実施の形態と同様である。
[Second Embodiment]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a light-emitting diode according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, a transparent electrode 20 that is transparent to the emission wavelength is used in place of the branch electrode 18 for current dispersion in the first embodiment, and other configurations are the same as those in the first embodiment. It is the same as the form.

透明電極20の形状及び寸法は、電流分散用枝状電極18と同じでよいが、透明であるので更に面積を大きくすることも可能である。   The shape and dimensions of the transparent electrode 20 may be the same as those of the branch electrode 18 for current distribution, but since it is transparent, the area can be further increased.

透明電極20を用いた利点は、発光層から発せられる光が半導体発光素子101から出る際、第1の実施の形態では電流分散用枝状電極18が妨げになっていたことに対し、透明電極20の存在が妨げにならないことにある。特に、チップサイズが小さい場合、透明電極20が妨げにならないので、光反射率の向上に有効である。   The advantage of using the transparent electrode 20 is that when the light emitted from the light emitting layer is emitted from the semiconductor light emitting device 101, the current dispersion branch electrode 18 is obstructed in the first embodiment. The existence of 20 does not interfere. In particular, when the chip size is small, the transparent electrode 20 is not hindered, which is effective in improving the light reflectance.

[第3の実施の形態]
図8は、本発明の第3の実施の形態に係る発光ダイオードを示す断面図である。本実施の形態は、第2の実施の形態において、電流注入用コンタクト電極17の形状と電流注入用界面コンタクト電極12の形状を変換するとともに、透明電極20を設けない構成にしたものである。その他の構成は、第2の実施の形態と同様である。
[Third Embodiment]
FIG. 8 is a sectional view showing a light emitting diode according to the third embodiment of the present invention. In the second embodiment, the shape of the current injection contact electrode 17 and the shape of the current injection interface contact electrode 12 are changed and the transparent electrode 20 is not provided in the second embodiment. Other configurations are the same as those of the second embodiment.

第3の実施の形態に係る発光ダイオード100は、光出射側(表面側)に枝状の電極が存在しないため、表面からの光取り出し効率を上げることができる。   Since the light emitting diode 100 according to the third embodiment has no branch-like electrode on the light emission side (surface side), the light extraction efficiency from the surface can be increased.

なお、図8の構成では、電流注入用界面コンタクト電極12が表面から見えるような位置に配置されているため、光吸収損失を招きやすい。また、電流注入用コンタクト電極17から注入された電流は、ワイヤボンディング用電極19の下部方向に流れる成分が大きくなり、そこでの損失も大きくなる。しかし、上記した比較例の構成に比べれば、ワイヤボンディング用電極19の下の光吸収部が小さい分だけ光吸収損失を小さくできる。   In the configuration shown in FIG. 8, the current injection interface contact electrode 12 is disposed at a position where the current injection interface contact electrode 12 can be seen from the surface. Further, the current injected from the current injection contact electrode 17 has a larger component flowing in the lower direction of the wire bonding electrode 19 and the loss there is also increased. However, as compared with the configuration of the comparative example described above, the light absorption loss can be reduced by the amount of the light absorption part under the wire bonding electrode 19 being small.

発光ダイオード100のサイズが大きくなった場合、電流がチップの外周から内周に向かってエピタキシャル層中を流れる距離が長くなる。このため、チップサイズが大きくなった場合、上部の円環状電極が一つではなく多数の円環状にし、また、接続部のコンタクト電極が同様に複数の円環状に配置することにより、駆動電圧(=順方向電圧)を下げることができる。   When the size of the light emitting diode 100 is increased, the distance that current flows in the epitaxial layer from the outer periphery to the inner periphery of the chip becomes longer. For this reason, when the chip size is increased, the upper annular electrode is not a single one but a large number of annular electrodes, and the contact electrodes of the connection portions are similarly arranged in a plurality of annular shapes, so that the driving voltage ( = Forward voltage).

[第4の実施の形態]
図9は、本発明の第4の実施の形態に係る発光ダイオードを示す断面図である。本実施の形態は、第1の実施の形態において、ワイヤボンディング用電極19の設置位置を上部クラッド層15の中央から外縁部近傍へ変更し、その下方の領域に電流注入用界面コンタクト電極12に設けたものであり、その他の構成は第1の実施の形態と同様である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 9 is a sectional view showing a light emitting diode according to the fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, in the first embodiment, the installation position of the wire bonding electrode 19 is changed from the center of the upper clad layer 15 to the vicinity of the outer edge portion, and the current injection interface contact electrode 12 is formed in the lower region. The other configurations are the same as those of the first embodiment.

この場合、電流分散用枝状電極18は、ワイヤボンディング用電極19の位置に合わせて変形させる。   In this case, the branch electrode 18 for current distribution is deformed in accordance with the position of the electrode 19 for wire bonding.

第4の実施の形態によれば、近年、チップ形状が正方形から長方形のケースも多くなっているが、このような形状のLEDチップにも対応可能になる。   According to the fourth embodiment, in recent years, there are many cases in which the chip shape is square to rectangular, but it is also possible to deal with LED chips having such a shape.

[第5の実施の形態]
図10は、本発明の第5の実施の形態に係る発光ダイオードを示す断面図である。本実施の形態は、第3の実施の形態において、ワイヤボンディング用電極19及び上部電流阻止層16の形成位置を上部クラッド層15の中央から周辺寄りに変更し、その下方の領域にある電流注入用界面コンタクト電極12を除去したものであり、その他の構成は第3の実施の形態と同様である。
[Fifth Embodiment]
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a light emitting diode according to a fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, in the third embodiment, the formation positions of the wire bonding electrode 19 and the upper current blocking layer 16 are changed from the center of the upper clad layer 15 toward the periphery, and current injection in the region below the upper cladding layer 15 is performed. The interface contact electrode 12 is removed, and the other configuration is the same as that of the third embodiment.

第5の実施の形態においても、第4の実施の形態と同様の効果を得ることができる。   Also in the fifth embodiment, the same effect as in the fourth embodiment can be obtained.

[他の実施の形態]
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々な変形が可能である。
[Other embodiments]
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from or changing the technical idea of the present invention.

例えば、上記した実施の形態においては、AlGaInP系化合物半導体層からなる発光ダイオードについて説明したが、AlGaInN系化合物半導体層からなる発光ダイオードでも同様の効果が期待できる。AlGaInN系化合物半導体では、通常、サファイア基板を用いた結晶成長を行うため、金属層を使った貼合せ構造は無かったが、貼合せ構造によって素子形成することにより放熱特性を著しく改善することができる。そのため、大電流LEDでは、この貼合せ構造が放熱特性の改善に有効である。   For example, in the above-described embodiment, a light emitting diode made of an AlGaInP-based compound semiconductor layer has been described. However, a similar effect can be expected with a light-emitting diode made of an AlGaInN-based compound semiconductor layer. In an AlGaInN-based compound semiconductor, crystal growth using a sapphire substrate is usually performed, so there is no bonding structure using a metal layer, but heat dissipation characteristics can be remarkably improved by forming an element with the bonding structure. . Therefore, in a large current LED, this bonding structure is effective for improving the heat dissipation characteristics.

また、上記実施の形態においては、活性層14が量子井戸型であるとしたが、ダブルヘテロ構造でも十分にその効果を得ることができる。   Moreover, in the said embodiment, although the active layer 14 was a quantum well type | mold, the effect can fully be acquired even with a double heterostructure.

本発明に係る発光ダイオードは、従来に比べ50%以上の高い変換効率を再現性よく達成することができる。このため、小電流通電時に省エネルギーが要求される用途、例えば、携帯電話などのようにバッテリーの消耗の少ないことが望ましい場合においても効果を奏する。   The light emitting diode according to the present invention can achieve a high conversion efficiency of 50% or more compared with the conventional one with good reproducibility. For this reason, there is an effect even in an application where energy saving is required at the time of energizing a small current, for example, in a case where it is desirable to reduce battery consumption, such as a mobile phone.

さらに、大電流を流すランプ等のデバイスに用いる場合、上記各実施の形態は放熱性に優れているため、大電流駆動が可能であるとともに効果が顕著である。このような場合には、良好な放熱性を確保するために実装時にAu・Snなどの共晶合金による実装が望ましい。   Furthermore, when used in a device such as a lamp that allows a large current to flow, each of the above embodiments is excellent in heat dissipation, so that the large current driving is possible and the effect is remarkable. In such a case, in order to ensure good heat dissipation, mounting with a eutectic alloy such as Au / Sn is desirable at the time of mounting.

図1は、本発明の第1の実施の形態に係る発光ダイオードを示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a light emitting diode according to a first embodiment of the present invention. 図2は、図1の発光ダイオードの平面図である。FIG. 2 is a plan view of the light emitting diode of FIG. 図3は、図1の発光ダイオードの電流注入用界面コンタクト層を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a current injection interface contact layer of the light emitting diode of FIG. 図4は、第1の実施の形態に係る発光ダイオードにおける光反射を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing light reflection in the light emitting diode according to the first embodiment. 図5は、比較例を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a comparative example. 図6は、比較例の問題点を説明するための説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the problem of the comparative example. 図7は、本発明の第2の実施の形態に係る発光ダイオードを示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a light-emitting diode according to the second embodiment of the present invention. 図8は、本発明の第3の実施の形態に係る発光ダイオードを示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view showing a light emitting diode according to the third embodiment of the present invention. 図9は、本発明の第4の実施の形態に係る発光ダイオードを示す断面図である。FIG. 9 is a sectional view showing a light emitting diode according to the fourth embodiment of the present invention. 図10は、本発明の第5の実施の形態に係る発光ダイオードを示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a light emitting diode according to a fifth embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…実装ステム、2…実装用合金、3…ダイボンディング用電極、4…下部コンタクト用電極、5…支持基板、6…支持基板用コンタクト電極、7,8…貼合せ用金属層、9…合金化抑止層、10…光反射ミラー層、11…下部電流阻止層、12…電流注入用界面コンタクト電極、13…下部クラッド層、14…活性層、15…上部クラッド層、16…上部電流阻止層、17…電流注入用コンタクト電極、18…電流分散用枝状電極、19…ワイヤボンディング用電極、20…透明電極、100…発光ダイオード、101…半導体発光素子、200…発光ダイオード、201…半導体発光素子、203…下側電極、204…高熱伝導性・高電気伝導性基板、205…支持基板接合層、206…下部接合層、207…上部接合層、208…合金化抑止層、209…光反射ミラー層、210…電流狭窄用絶縁層、211…第1オーミック接触用部分電極、212…第1導電型クラッド層、213…活性層、214…第2導電型クラッド層、215…電流狭窄用絶縁層、216…電流分散用導電膜、217…上側電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Mounting stem, 2 ... Alloy for mounting, 3 ... Electrode for die bonding, 4 ... Electrode for lower contact, 5 ... Support substrate, 6 ... Contact electrode for support substrate, 7, 8 ... Metal layer for bonding, 9 ... Alloying suppression layer, 10 ... light reflecting mirror layer, 11 ... lower current blocking layer, 12 ... current contact interface contact electrode, 13 ... lower cladding layer, 14 ... active layer, 15 ... upper cladding layer, 16 ... upper current blocking Layer, 17 ... contact electrode for current injection, 18 ... branch electrode for current dispersion, 19 ... electrode for wire bonding, 20 ... transparent electrode, 100 ... light emitting diode, 101 ... semiconductor light emitting element, 200 ... light emitting diode, 201 ... semiconductor Light emitting element, 203 ... lower electrode, 204 ... high thermal conductivity / high electrical conductivity substrate, 205 ... support substrate bonding layer, 206 ... lower bonding layer, 207 ... upper bonding layer, 208 ... alloy Suppression layer, 209... Light reflection mirror layer, 210... Current confinement insulating layer, 211... First ohmic contact partial electrode, 212... First conductivity type cladding layer, 213. 215 ... current confinement insulating layer, 216 ... current distribution conductive film, 217 ... upper electrode

Claims (7)

上部クラッド層、活性層、及び下部クラッド層を含むAlGaInP系またはAlGaInN系の化合物半導体層と、
前記化合物半導体層と接合される導電性基板と、
前記化合物半導体層上に設けられる上部電流阻止層と、
前記上部電流阻止層上に設けられる第1の電極と、
前記上部電流阻止層を貫通して形成され、前記上部クラッド層と前記第1の電極とを電気的に接続する電流注入用コンタクト電極と、
前記化合物半導体層の前記活性層と前記導電性基板との接合部との間に設けられる光反射ミラー層と、
前記光反射ミラー層の活性層形成側に設けられる第2の電極と、
前記導電性基板の前記化合物半導体層との接合側の面と反対側の裏面に設けられる裏面電極とを備え、
前記電流注入用コンタクト電極と前記第2の電極とは、上面視で重ならない位置に形成されることを特徴とする発光ダイオード。
An AlGaInP-based or AlGaInN-based compound semiconductor layer including an upper cladding layer, an active layer, and a lower cladding layer ;
A conductive substrate bonded to the compound semiconductor layer;
An upper current blocking layer provided on the compound semiconductor layer;
A first electrode provided on the upper current blocking layer;
A current injection contact electrode formed through the upper current blocking layer and electrically connecting the upper cladding layer and the first electrode;
A light reflecting mirror layer provided between the active layer of the compound semiconductor layer and a joint portion of the conductive substrate;
A second electrode provided on the active layer forming side of the light reflecting mirror layer;
E Bei a back electrode provided on a rear surface side opposite to the side joined with the compound semiconductor layer of the conductive substrate,
The light emitting diode, wherein the current injection contact electrode and the second electrode are formed at positions that do not overlap in a top view .
前記化合物半導体層と前記光反射ミラー層との間には下部電流阻止層が設けられ、前記下部電流阻止層は前記第2の電極の周囲を埋めるように設けられることを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオード。2. The lower current blocking layer is provided between the compound semiconductor layer and the light reflecting mirror layer, and the lower current blocking layer is provided so as to fill the periphery of the second electrode. A light emitting diode according to 1. 前記下部電流阻止層はSiOThe lower current blocking layer is made of SiO. 22 膜からなり、前記第2の電極は前記SiOThe second electrode is made of SiO. 22 膜を貫通して設けられることを特徴とする請求項1又は2に記載の発光ダイオード。The light emitting diode according to claim 1, wherein the light emitting diode is provided so as to penetrate the film. 前記上部電流阻止層はSiOThe upper current blocking layer is made of SiO. 22 膜からなることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の発光ダイオード。The light-emitting diode according to claim 1, comprising a film. 前記第1の電極は、パッド電極と、前記パッド電極に積層される枝状電極からなることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の発光ダイオード。 The first electrode, the pad electrode and the light-emitting diode according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it consists of branch electrodes which are stacked on the pad electrode. 前記枝状電極は、前記上部電流阻止層の表面における中央から放射状に設けられることを特徴とする請求項に記載の発光ダイオード。 6. The light emitting diode according to claim 5 , wherein the branch electrodes are provided radially from the center of the surface of the upper current blocking layer. 前記第1の電極は、パッド電極と、前記パッド電極に積層される透明電極からなることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の発光ダイオード。 The light emitting diode according to any one of claims 1 to 4, wherein the first electrode includes a pad electrode and a transparent electrode laminated on the pad electrode.
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Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5236924B2 (en) 2007-10-11 2013-07-17 ローム株式会社 Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
KR101469979B1 (en) * 2008-03-24 2014-12-05 엘지이노텍 주식회사 group 3 nitride-based semiconductor light emitting diodes and methods to fabricate them
US8373152B2 (en) * 2008-03-27 2013-02-12 Lg Innotek Co., Ltd. Light-emitting element and a production method therefor
CN102047454B (en) * 2008-04-16 2013-04-10 Lg伊诺特有限公司 Light-emitting device and fabricating method thereof
KR100974776B1 (en) * 2009-02-10 2010-08-06 엘지이노텍 주식회사 Light emitting device
JP4871967B2 (en) 2009-02-10 2012-02-08 Dowaエレクトロニクス株式会社 Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
JP2010251390A (en) * 2009-04-13 2010-11-04 Oki Electric Ind Co Ltd Light emitting diode and method of fabrication thereof
JP2011035017A (en) * 2009-07-30 2011-02-17 Hitachi Cable Ltd Light-emitting device
KR101081193B1 (en) * 2009-10-15 2011-11-07 엘지이노텍 주식회사 Semiconductor light emitting device and fabrication method thereof
KR101014013B1 (en) 2009-10-15 2011-02-10 엘지이노텍 주식회사 Semiconductor light emitting device and fabrication method thereof
KR101072034B1 (en) 2009-10-15 2011-10-10 엘지이노텍 주식회사 Semiconductor light emitting device and fabrication method thereof
TWI412161B (en) * 2009-11-06 2013-10-11 Semileds Optoelectronics Co Light emitting diode device
CN102194968B (en) * 2010-03-19 2013-04-24 佛山市奇明光电有限公司 Light-emitting diode
US8283652B2 (en) * 2010-07-28 2012-10-09 SemiLEDs Optoelectronics Co., Ltd. Vertical light emitting diode (VLED) die having electrode frame and method of fabrication
WO2012030185A2 (en) * 2010-09-01 2012-03-08 삼성엘이디 주식회사 Semiconductor light-emitting diode chip, light-emitting device, and manufacturing method thereof
CN101997070A (en) * 2010-09-10 2011-03-30 北京工业大学 High-reflection low-voltage inverted light-emitting diode and preparation method thereof
TW201236197A (en) * 2011-02-23 2012-09-01 Genesis Photonics Inc Light emitting diode structure
JP2012231000A (en) * 2011-04-26 2012-11-22 Toshiba Corp Semiconductor light-emitting device
TWI453968B (en) * 2011-05-20 2014-09-21 Huga Optotech Inc Semiconductor light-emitting structure
KR20120131983A (en) * 2011-05-27 2012-12-05 삼성전자주식회사 Semiconductor light emitting device having current blocking layer
TWI529963B (en) * 2011-07-25 2016-04-11 廣鎵光電股份有限公司 Light-emitting device
JP2013093412A (en) * 2011-10-25 2013-05-16 Showa Denko Kk Light emitting diode, manufacturing method of light emitting diode, light emitting diode lamp, and lighting device
CN103560193B (en) * 2013-08-29 2016-04-13 南昌黄绿照明有限公司 Light emitting diode chip with vertical of low cost and preparation method thereof
US10026881B2 (en) * 2015-04-15 2018-07-17 Koninklijke Philips N.V. Light emitting device with reflector and a top contact
EP3333908B1 (en) * 2015-08-07 2021-11-03 Suzhou Lekin Semiconductor Co., Ltd. Light emitting device
WO2018031027A1 (en) * 2016-08-12 2018-02-15 Intel Corporation Quantum dot array devices
CN113990992B (en) * 2021-12-28 2022-04-15 深圳市思坦科技有限公司 Preparation method of micro LED chip, micro LED chip and display device

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3027095B2 (en) 1994-10-07 2000-03-27 シャープ株式会社 Semiconductor light emitting device
US6512248B1 (en) * 1999-10-19 2003-01-28 Showa Denko K.K. Semiconductor light-emitting device, electrode for the device, method for fabricating the electrode, LED lamp using the device, and light source using the LED lamp
JP3725382B2 (en) 1999-11-11 2005-12-07 株式会社東芝 Semiconductor device manufacturing method and semiconductor light emitting device manufacturing method
US6784462B2 (en) 2001-12-13 2004-08-31 Rensselaer Polytechnic Institute Light-emitting diode with planar omni-directional reflector
JP2003258316A (en) 2002-02-21 2003-09-12 Korai Kagi Kofun Yugenkoshi Light emitting diode having enhanced light emission luminance and its manufacturing method
US20050205886A1 (en) * 2002-11-29 2005-09-22 Sanken Electric Co., Ltd. Gallium-containing light-emitting semiconductor device and method of fabrication
CN100521261C (en) * 2002-11-29 2009-07-29 三垦电气株式会社 Semiconductor light-emitting device and method for manufacturing same
JP2005026395A (en) * 2003-07-01 2005-01-27 Toshiba Corp Semiconductor light emitting element and semiconductor light emitting device
US20070018182A1 (en) * 2005-07-20 2007-01-25 Goldeneye, Inc. Light emitting diodes with improved light extraction and reflectivity
JP4655920B2 (en) * 2005-12-22 2011-03-23 日立電線株式会社 Semiconductor light emitting device
JP2007258326A (en) * 2006-03-22 2007-10-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd Light emitting element

Also Published As

Publication number Publication date
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